智能水溫控制系統

摘    要

隨著控制理論和電子技術的發(fā)展，工業(yè)控制器的適應能力增強和高度智能化正逐步成為現實。其中以單片機為核心實現的數字控制器因其體積小、成本低、功能強、簡便易行而得到廣泛應用。
本文詳細闡述了基于單片機的水溫控制系統的硬件組成、軟件設計及相關的接口電路設計。其硬件部分主要采用溫度傳感器、A/D轉換器等進行溫度的采集；其軟件控制核心主要采用PID控制算法。它具有控制精度高，能夠克服容量滯后的特點，特別適用于負荷變化大、容量滯后較大、控制品質要求又很高的控制系統。本系統通過調整PID的三個系數以達到對水溫的實時控制，程序的可移植性強，有很好的推廣、應用價值。

關鍵字  單片機  溫度控制  PID控制  參數整定

 
Intelligent Temperature Control System

ABSTRACT

 With the improvement of control theory and electric technology, the intelligent control for industry has been accomplishing. The digital controller based on Microcontroller has been applied widely, as its cabinet cubage，low-cost, abundant function，simple and  convenient. PID  temperature controller，as an important control device， have been widely  used  in  producing  chemical products， foods and many other fields. The paper mainly introduces the application of the digital PID control algorithm，which，at present，is popularly used in digital control system, in Microcontroller temperature control system.
The hardware and software of the temperature control system and the design of relevant interface circuit are described in this paper. The reliability of the system is specially considered，and a series of measures are realized. According to the difficulty to control of the system，methods of system control are analyzed based on the system identification，and realized the control algorithm in the Microcontroller system. The experiment data shows that the design of temperature control system based on
Microcontroller is availability and rationality.

KEY WORDS  microcontroller  temperature control system  PID control 
parameters tuning
 
目   錄

摘要 I
ABSTRACT II
1  緒論 1
1.1 溫度控制系統發(fā)展的現狀 1
1.1.1 溫度控制方法發(fā)展的現狀 1
1.1.2 溫度測量方法發(fā)展現狀 3
1.2 本文課題的提出和研究的內容 4
1.2.1 課題的提出 4
1.2.2 本文研究的內容 4
1.2.3 本文研究的意義 5
1.3 系統的概述 5
1.3.1 系統硬件方案分析 5
1.3.2系統軟件方案分析 6
2 系統的硬件設計 7
2.1 主控模塊的選擇及設計 7
2.1.1 單片機的選用 7
2.1.2 單片機的介紹 7
2.1.3 主控模塊的設計 9
2.2 溫度輸入電路設計 10
2.2.1 溫度傳感器的選擇及設計 10
2.2.2 A/D的選擇及設計 12
2.3 鍵盤、顯示接口電路 14
2.4 輸出控制電路 15
2.5 報警電路 16
2.6 串口下載電路 17
2.7 電源電路 17
3 控制系統方案 18
3.1 PID控制發(fā)展 18
3.2 PID控制理論 18
3.3 PID控制算法 21
3.4 PID參數的整定 24
4 系統的軟件設計 27
4.1 軟件設計思想 27
4.2 軟件組成 27
4.3 主程序模塊 28
4.5 數據采集模塊 29
4.6 數據處理模塊 30
4.6.1 數字濾波 30
4.6.2 溫度顯示處理 32
4.7 鍵盤掃描模塊 32
4.8 PID運算子程序 33
4.9 軟件抗干擾措施 33
致謝 35
參考文獻 36
附錄1 37
附錄2 38